立体车库的总体结构和传动系统设计(DOC毕业设计论文).doc

论文题目 立体车库的总体结构和传动系统设计论文题目 立体车库的总体结构和传动系统设计 摘摘 要要 随着社会的进步 轿车进入家庭已不是什么新鲜事了 而人们买车后却发现他们辛 苦买来的车竟然找不到停车的地方 那是因为与日俱增的车与有限的停车空间两者的矛 盾越来越深化 针对这一问题 我认为立体停车库的研究是必要的 所以在此次毕业设 计 我选择了公共场所停车用立体车库的设计 本文首先介绍了此设计的选题 明确本设计的研究目的和意义 最后通过思考与讨论 最终确定本设计的研究方案 在设计过程部分 详细论述了设备总体结构设计 传动系 统设计 其中对钢结构件的受力做了深入的理论分析 计算 本设计主要的是对车库的 结构设计及对结构的验算 确保客户停车取车方便快捷和安全 关键词关键词 立体停车车库 总体结构设计 传动系统 2 THREE DIMENSIONAL DESIGN OF THE GARAGE Abstract With the advancement of our society into the family car is not nothing new And people buy a car only to find that their hard work has not bought the car parking place That is because the growing and the limited car parking space to deepen the growing contradictions between the two To solve this problem I think that the parking study is necessary Therefore in the graduation project I chose a public place parking garage with three dimensional design This paper first introduces the topic of this design a clear purpose of the study design and significance and finally through the thinking and discussion and ultimately determine the design of research programs Part of the design process in detail the overall structure of the equipment design transmission design which pieces of steel strength to do an in depth theoretical analysis calculation The design of the main structure of the garage design and the checking of the structure to ensure that customers convenient car parking access and security Keywords Parking garage The overall structural design Drive system 3 目录目录 第 1 章 绪论 1 1 1 设计的要求 5 1 2 设计的意义 5 1 2 1 我国立体停车设备现状调查报告 5 1 2 2 本课题研究的现实意义 5 第 2 章 机械式立体车库分类 6 2 1 机械式立体车库的特点 6 2 2 机械式立体车库的分类及简介 6 第 3 章 垂直循环式立体车库的设计 11 3 1 方案选择 11 3 2 垂直循环式立体车库的设计计算 11 3 2 1 垂直循环式立体车库的基本组成 11 3 2 2 垂直循环式立体车库的结构设计 12 3 2 3 驱动系统 12 3 2 4 传动系统设计 13 3 2 5 轴的设计与校核 18 3 2 6 联轴器及键的选择 21 3 2 7 轴承及轴承座的选择 22 3 2 8 钢结构骨架 23 3 3 垂直循环式立体车库的辅助装置及其他系统 25 3 3 1 立体车库的辅助装置 25 3 3 2 防止转动的安全挂钩 26 3 3 3 手动控制装置 26 总结 27 谢辞 28 参考文献 29 4 1 绪论绪论 1 1 设计的要求设计的要求 随着改革开放的不断深入 中国经济的迅速发展 我国城市居民经济条件的日益改 善 私人轿车的数量大大增加 致使在人口集中的城市里 在繁华的街道小车停车位的 严重不足 使得停车难问题日趋严重 立体车库无疑是解决小区停车难问题的一种有效 途径 1 2 设计的意义设计的意义 1 2 1 我国立体停车设备现状调查报告我国立体停车设备现状调查报告 国内汽车产业的快速发展使城市汽车容量迅速增加 停车位在数量和布局上已不能 满足和适应现实的需要 更不适应现代化城市的发展要求 城市住宅区和公共设施建设 规模的不断扩大要求建立大量配套停车设施 然而城市用地日趋紧张直接限制了停车设 施建设大量占地 已有的住宅区怎样改造补充车位 新开发的项目如何设计并提供车位 公共建筑怎样合理利用现有车位 总之停车已经成为房地产开发项目 政府各部门以及 社会各界普遍关注和亟待解决的问题 我国现有的住宅小区停车的主要方式是场地停车 即在小区道路内或空地上划定车 位 大多为见缝插针 将绿地或公共道路改成了车位 影响了小区居民的出行和休息 机械式立体停车库可最大限度地节约土地和利用空间 是解决城市用地紧张 缓解 停车难的一个有效手段 业内人士指出 机械式立体停车设施能够减少城市停车建设用 地 将是未来几年内停车库发展的主要方向 同时也是开发投资的重点 机械式立体停 车库的建设蕴藏着商机 人们应该用科学的发展观 理性地思考 规划和投资建设停车 库 1 2 2 本课题研究的现实意义本课题研究的现实意义 目前我国城市停车的主要类型还是大型公共停车库 规模大 占地面积较大 建设 资金大 停放车辆多 主要应用于车辆停放的密集区如商业中心区 大型的车站等 这 都需要有较大的建设地面和空间 现在还没有应用于城市住宅小区的立体车库来解决私 人汽车的停放问题 为了解决住宅小区内的停车问题 只能利用小区内较小的面积 建立中小型机械式 立体车库 占地面积少 存放的车辆多 而且能使住户存取车辆时 既便捷又安全可靠 垂直循环式机械立体停车库以其土地利用率和空间利用率高 使用操作简单 灵活 安 全可靠 适应性强等诸多优点 是解决大城市住宅小区停车问题的主要发展方向 将会 在新开发的住宅小区及旧社区里大显身手 5 2 机械式立体车库分类机械式立体车库分类 2 1 机械式立体车库的特点机械式立体车库的特点 机械式立体车库与传统的自然地下车库相比 在许多方面都显示出优越性 首先 机械式立体车库具有突出的节地优势 以往的地下车库由于要留出足够的行车通道 平 均一辆车就要占据 40 平方米的面积 而如果采用双层机械车库 可使地面的使用率提高 80 90 如果采用地上多层 21 层 立体式车库的话 50 平方米的土地面积上便可 存放 40 辆车 这可以大大地节省有限的土地资源 并节省土建开发成本 机械式立体车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全 人在车库内 或车不停准位置 由电子控制的整个设备便不会运转 应该说 机械式立体车库从管理 上可以做到彻底的人车分流 2 2 机械式立体车库的分类及简介机械式立体车库的分类及简介 机械式立体车库根据其构造上的不同可分为垂直升降式 升降横移式 巷道堆垛式 水平循环式 多层循环式 平面移动式 垂直循环式 简易升降式等立体车库 其中垂 直升降式 升降横移式 巷道堆垛式 水平循环式 多层循环式 平面移动式立体车库 是大型停车场 停放车辆多达数十辆以至上千辆之多 适合于建在有相对较大的空间而 且车辆停放密集区如中心商业区 车站 码头等 垂直循环式 简易升降式一般占地面 积较小 存放车辆较少 适合家庭和住宅小区停车 1 升降横移式立体车库 图 1 图图 1 升降横移式立体车库升降横移式立体车库 由停车位与升降装置立体组合而成的停车装置 升降装置可整体横向移动或升降装 置的搬运器可横向移动 停车位设置在升降道和移动道的两侧 通过车盘的升降和横移 操作实现停车取车 采用模块化设计 车位数从几个到上百个均可 可以在地面及地下停 车场使用 也可设计成半地下形式 使用形式灵活 造价较低 因此这类停车库比较普 遍 2 垂直升降式 电梯式 立体车库 图 2 车库中间是升降机垂直运送汽车的通道 两侧是沿垂直方向设置的停车车位 类似 6 于电梯的工作原理 把容纳汽车的停车室和升降汽车的升降装置组合起来 存取车时由 升降机构带动车和托盘到达指定层面 然后用横移装置通过横向伸缩把车和托盘搁放在 指定存车位置上或是相反 通过横移装置将指定存车位上的车辆和托盘送入升降机构 升降机构降到车辆入口处 打开库门 将车开走 其内部为层状结构 一般以二辆车为一个层面 整个存车库可多达 20 25 层 平均 50 平方米的土地可容车 40 至 50 辆 比传统的停车场容车率高出约 10 倍 是酒店 商场 商务场所等人口极度密集区的首选停车设备 这种车库的高度较高 几十米 对设备的安全性 加工安装精度等要求都很高 造 价较高 但外型美观大方 可以与建筑物并设 也可单独设置 与环境融洽结合 高效 利用土地 最适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点 图图 2 垂直升降式垂直升降式 电梯式电梯式 立体车库立体车库 3 多层循环式立体车库 图3 7 图图3 水平循环式立体车库水平循环式立体车库 搬运器排列成两层或两层以上并作上下循环运动而实现车辆多层存放的停车设备 根据循环的形状可分为圆形循环式和箱形循环式 圆形循环式车库一般存车位较少 出 入库时间短 箱形循环式车库一般车位较图2一4多层循环式立体车库多 空间利用率高 在每列任意两层的两端 搬运器以升降运动进行不同层之间的循环 根据循环方向与停车方向的关系 可分为纵式和横式两类 根据汽车出入地下室的 方式可分为由汽车自行驶到地下停车装置上的直接出入式和用升降装置使汽车出入的升 降式 4 巷道堆垛式立体车库 图 4 图图 4 巷道堆垛式立体车库巷道堆垛式立体车库 其工作原理和堆垛式立体自动化仓库存取货物很相似 采用堆垛机或桥式起重机作 为存取车辆的工具 所有进到搬运器的车辆均由堆垛机或桥式起重机水平且垂直移动到 存车位 或者从存车位取出 因此对堆垛机的技术要求较高 单台堆垛机成本较高 所以 巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用 5 垂直循环式立体车库 图5 8 图图5 垂直循环式立体车库垂直循环式立体车库 垂直循环类机械式停车设备采用与地面垂直方向做循环运动而达到存取车辆的停车 设备 其工作原理是通过减速电机带动传动机构 在牵引构件 链条上 每隔一定距 离安装一个存车拖架 存车拖架随链条一起作循环运动 从而达到存取车辆的目的 存车时 司机将车开至设备存车拖架准确位置后 停妥后 司机出库 按动操作按 键 电机启动 存车拖架随之运动 另一存车拖架转动到进口位置即停 则可进行下一 存车操作 取车时 按下所取车编号按键 设备动作 存车拖架按最短路程运行至出口 司机进入存车拖架 将车开出 该类型车库占地小 容量大 利用地面两个平面停车位可同时停放7 32辆车 机械性 能稳定 安装操作简便 配置灵活 存取车方便 运行平稳 制动可靠 安全性高 外 观轻巧美观 6 简易升降式立体车库 图6 图图6 简易升降式立体车库简易升降式立体车库 简易升降类机械式停车设备把停车位分成上 下二层或二层以上 借助升降机构或 俯仰机构使汽车存入或取出的一种机械式停车设备 该类车库一般为准无人方式 结构 9 十分简单 建造成本较为经济 安装周期也很短 性能可靠 操作也十分容易 该类车库多适用于多用于私人住宅 企事业单位 地下室等场所 在面积一定时至 少增加二倍以上的停车位 托运盘作升降运动的装置有钢丝绳式的 链式的 液压式的 等形式 7 圆形立体车库 图7 台湾省台北市矽钢中山停车业公司独创圆形立体车库 具有独到之处 圆形立体车 库由于车辆存取时无横向移动 出入库速度高 具有优异的平稳性 噪声小 故障率低 成本低等特点 图图 7 圆形立体车库圆形立体车库 10 3 垂直循环式立体车库的设计垂直循环式立体车库的设计 3 1 方案选择方案选择 本次设计的参数要求如下 5000mm 长 1850mm 宽 1550mm 高 车重1700kg 容量8台 最长提车时间为 1min 通过第二章的各种车库类型的分析比较 结合这次设计8台车容量车库的任务 可以 看出垂直循环式立体车库无疑是最佳的选择方案 它占地少 配置灵活 安装方便 存 取车快捷 3 2 垂直循环式立体车库的设计计算垂直循环式立体车库的设计计算 垂直循环式立体车库主要由钢结构骨架 驱动装置 机械传动系统 电气及自动控 制系统 自动检测系统 IC卡自行收费系统 消防系统等部分组成 垂直循环式立体车库整机采用轻钢结构 对称布置受力合理 既能满足整体强度和 稳定性要求 又降低整机重量 采用高精度链轮与链条配合传动 传动准确 降低了机 械噪音与磨损 3 2 1 垂直循环式立体车库的基本组成垂直循环式立体车库的基本组成 垂直循环式立体车库的基本组成框图如图8所示 包括自动控制等系统 本设计仅 以垂直循环式立体车库的总体结构和传动系统为主设计 竖式循环式立体车库 电动机减速器制动器 驱动及传动系统 组合式钢结构框架系统 主传动轴 链条 链轮 梁 立柱 载车板 图图8 垂直循环式立体车库基本组成框图垂直循环式立体车库基本组成框图 11 3 2 2 垂直循环式立体车库的结构设计垂直循环式立体车库的结构设计 车库钢结构骨架支撑动力装置 机械传动系统和停车载荷 为保证停车设备安全 可靠的工作 它具有足够的强度 刚度和稳定性 车库钢结构骨架由支柱 横梁 斜拉 杆 腹杆和支撑动力及附属装置的上 下支承梁等组成 其支柱通过螺栓与基础相连 机械传动系统安装在钢结构骨架上 由传动部件 张紧装置 链条 车辆托盘 链条导 轨 托盘导轨等部分组成 传动部件是使机械循环运行的机构 张紧装置是保证机械正常运行的部件 链条是 连接链轮与张紧链轮的牵引构件 车辆托盘是存取车的承托装置 链条导轨和托盘导轨 是保证链条和托盘正常运行的构件 3 2 3 驱动系统驱动系统 垂直循环式立体车库采用电机驱动 符合本次设计的要求 电机设置在车库下部 可正反双向转动 在车库上 下部各有两个大型链轮 下部的两个链轮用一根传动轴来 连接 上 下部的链轮都固定在支撑架上并通过两条链条相连 这样可以使两边保持同 步 确保工作起来震荡较小 工作安全可靠 噪声小 采用的电机功率必须大一些才能 保证工作的稳定性 1 减速电机的选择 1 计算功率 按存取车辆时间小于一分钟计算 链条循环取速度8m min 一辆轿车的重量是 1700kg 托盘上升所需最大功率 由参考文献 2 知电动机输出功率 式1 ww Pp 0 式中 工作机所需功率 w p 减速机与工作机之间的传动总效率 w 式2 WWW VFP 其中 驱动力 1 7 4 9 866 64KN W Fmg 工作速度 8m min W V 代入数据得 6066 64 8 608 89kw WWW PF V 链传动总效率 式3 nw 21 联轴器效率 查参考文献 2 表取0 99 1 滚动轴承传动效率 四对 查参考文献 2 表取0 99 2 代入数据得 12 94 0 99 0 99 0 424 2 2 1 w 则电机的输出功率为 0 8 89 0 969 46kw ww pP 2 确定减速机的转速 由车辆的规格初步估计链轮直径在2米左右 而链条循环速度为8m min 根据公式 8 1 27r min 2 V n d 所以可购买德国SEW 传动设备公司生产的功率为11kw 转速为1 27r min的交流减速 电机如图9 所示 不必重新设计选择传统的Y系列三相异步电动机及减速器 图图9 交流减速电机交流减速电机 3 2 4 传动系统设计传动系统设计 传动系统的执行机构主要指链传动 通过链轮的转动带动链条上的车辆托盘 即车 架 来实现车辆的存取 1 链条及链轮的选择 1 查参考文献 5 选择单排滚子链 链条型号为 GB1243 1 83 296140 A 基本参数如下 节距 63 5mmp 滚子外径 1 39 68mmd 内链节内宽 1 37 85mmb 销轴直径 2 19 84mmd 内链板高度 2 60 33mmh 极限拉伸载荷 347KNQ 技术要求 调质处理 材料为45号钢 HBS250 220 由于传统的链传动无法直接输出与托盘连接 故本次设计特在传统的滚子链的链节 13 上加装八个特殊输出机构 并均分布在链条上 每个机构由两个联结部分组成 一个联 结与链条内链板联接 安装只要替换链条中一个链节的内链板即可 另一个联结与托盘 上的横轴相联接 此特殊的输出机构图如图10所示 图图10 特殊输出机构示意图特殊输出机构示意图 2 根据本次设计要求 存量为八台车 选择车架尺寸宽为2050mm 高为1700mm 可以初步估计链轮直径在两米左右 查参考文献 6 初选链轮齿数为103个 分度圆直径 2082 23mmd 技术要求 齿面硬度为 材料为40Cr 50 40HRC 经分析要使托盘运动至车库上部的链轮最上端时不发生碰撞 每个特殊输出结构之 间距离至少为2 35米 2 链条结构尺寸的确定及校核 1 初步估计链轮中心距 3 2 352 35 83 14 2082 23 10 6 13m 22 nd a 2 链节数计算 链 长 2 35 818 80mL 链条节数 296 10 5 63 8 18 3 p L Lp 3 确定链长及实际中心距 由参考文献 5 表知 296 63 5 18 796m 10001000 p L p L 计算中心距 0 63 5 296 103 6 128m 22 p p aLz 实际中心距 0 0 0046 104maaaaa 4 确定链速 14 最长取车时间为t 1min 则有 18 796 0 157m s9 4m min 22 60 L v t 由参考文献 5 表知 式4 1000 nzp v 则 10001000 9 4 1 437r min 103 63 5 v n zp 5 按静强度校核链条 由于链条处于低速重载传动中 其静强度占主要地位 由参考文献 5 知 链条静强度计算式 式5 p fctA n FFFK Q n 式中 静强度安全系数 n 工况系数 查表取 A K0 1 A K 链条极限拉伸载荷 Q347KNQ 有效圆周力 t F 10001000 9 46 60 26KN 0 157 t P F v 离心力引起的力 其中为链条质量 可 c F 22 16 1 0 1570 4N c Fqv q 由表查得 1 16 10kg mq 悬垂力 其中为系数 查图得 f F 100 sin qgaK F f f f K1 f K 为中心距 为两轮中心线对水平面的倾角 则ama104 6 90 sin 2 16 1 9 8 6 104 19 26N 100100 f f Kqga F 许用安全系数 p n8 4 p n 代入数据得 p fctA n FFFK Q n 76 5 1066 1926 60 347 3 符合强度要求 3 链轮结构尺寸的设计计算 链轮主要由齿圈 轮毂 轮辐和加强筋组成 链轮齿形的设计必须遵循以下原则 1 保证链条顺利的啮入和啮出 2 具有足够的容纳链条节距伸长的能力 3 防止链条跳动而掉链 15 4 具有合理的作用角 5 齿廓曲线与链传动的工况相适应 6 加工工艺性要好 本次设计取滚子链国家标准GB1243 1 83规定的端面齿形 即三圆弧 直线齿形 1 轮毂 由后面的轴的结构设计可知 与链轮轮毂配合的轴径为 查参考文献 5 197mm k d 表知 轮毂厚度为 h 197 9 50 019 50 01 2082 2364mm 66 k d hd 轮毂长度 其结构如图11所示 4256mmlh 图图11 轮毂轮毂 2 齿圈 由于链轮直径很大 所以采用可以更换齿圈的装配式结构 最后确定齿圈的参数如 下 1 分度圆直径 查参考文献 6 表选取 mm23 2082 180 sin pk z p d 32 7910k 节距 63 5mmp 2 齿顶圆直径 2116mmmm55 2115 180 cot54 0 z pda 3 齿根圆直径 其中滚子外径 1 2082 2339 682042 55mm f ddd 1 39 68mmd 4齿侧凸缘直径 其中内链 mm2018mm76 201776 0 74 627758 32 5 6376 004 1 180 h z ctgpdg 16 板高度 2 60 33mmh 5 分度圆弦齿高 0 270 27 63 517 15mm a hp 6 链轮轴向齿廓参数 查参考文献 4 表8 5知 齿宽 111 0 95 36mm ff bb b 倒角宽 8mm a b 倒角半径 x rp 67 5mm x r 齿侧凸缘圆角半径 0 04 2mm aa rp r 倒角深 31 8mmh 表表 1 40A 滚子链的基本参数和尺寸滚子链的基本参数和尺寸 链号节距 P mm 滚子 外径 mm 内链 节内 宽 mm 内链 节外 宽 mm 内链 板高 度 mm 销轴 直径 mm 极限拉 伸载荷 Q 单排重量 q kg m 40A63 539 6837 8554 8960 3319 84347KN16 10 3 轮辐 轮辐采用铸件 加工后将其与轮毂焊接 为减轻链轮重量 在轮辐上加六个均布的 直径为400mm的孔 其结构尺寸如图12 图图12 轮辐轮辐 4 加强筋板 也采用为铸件 将其与轮辐焊接 其目的是为了加大链轮的强度 共六个 其厚度 为 0 40 4 63 525 4mmhp 17 当轮毂 轮辐 加强筋板焊接在一起后 要对其进行热处理 具体装配后的结构见 零件图 4 链传动的失效形式 链传动的失效形式主要有链条的疲劳破坏 铰链的磨损 铰链的胶合 链条的静力 拉断 经分析在链条低速过载的情况下 静力拉断占主导地位 故只需对其进行静强度 校核即可 校核见上述过程 5 链传动的润滑方式 本次设计的链传动润滑方式采用人工定期地涂脂润滑方式 由于链传动为低速传动 故采取脂润滑方式即可 6 链传动的张紧 链传动张紧的目的 主要是为了避免在链条的垂度过大时产生啮合不良和链条的振 动现象 同时也为了增加链条与链轮的啮合包角 本次设计的张紧装置选中心距可调的装置 通过调节中心距来控制张紧程度 该机 构可购买或自行设计 通过与链轮的自由安装配合来调整中心距 3 2 5 轴的设计与校核轴的设计与校核 本次设计的立体车库中共有四根轴 主传动轴两根 由于主传动轴较长 为便于加 工将其分为两段 中间用联轴器连接 从转动轴两根 材料均为45号钢 调质处理 查参考文献 4 表19 1知 45号钢的 其屈服极限为HBS250 220600MPa b 且查表知 对塑性材料有 弯曲 扭转 355MPa s 2 1 1 F 0 5 0 6 挤压 剪切 因45号钢许用拉应力为 1 5 2 5 p 0 6 0 8 j n为安全系数 对塑性材料通常取 故 355 177 5MPa 2 s n 2 2 5 1 178MPa 90MPa 其设计如下 1 主传动轴 1 初步估计轴径 由参考文献 1 知 轴的扭转强度条件为 式6 3 9550000 0 2 TT T P T n Wd 则有 查表取 则 取与链轮配合 3 n P Ad 105 Amm 8 196 437 1 46 9 105 3 d 的轴径为 mm197 k d 2 轴的结构设计 18 如下图13所示 此轴分为两段 共7534mm 左主动轴长3958mm 从左侧往里302mm 直径180mm处开有装联轴器的键槽 根据轴的直径选择相应的键 从而确定键槽尺寸 余留长度80mm 与轴承座相配合的轴段长为290mm 直径为190mm 与链轮配合的轴段 长为250mm 直径为197mm 并开有一个装链轮的键槽 从内轴承座外侧到联轴器之间 的光轴为2700mm 直径为180mm 为减轻重量 该光轴部分可作成中空 右主动轴与左主 动轴类似于对称分布 长3576mm 也开有一个装链轮的键槽 此轴中间一段只要一般的 粗糙度即可 而两端与轴承配合的轴要保证相当的精度 其余的保证普通精度即可 如 图13示意图所示 具体轴的结构见零件图 图图13 主动轴示意图主动轴示意图 3 轴的校核 此轴主要受扭矩作用 所以只要对轴进行扭转应力强度校核即可 由参考文献 3 可知 校核公式为 P W T 该轴的扭矩图如图14所示 图图14 扭矩示意图扭矩示意图 可以看出轴的第二个键槽中心截面 即与链轮配合处 受扭矩最大 为危险截面 应对它进行扭应力强度较核 式7 max max P W T 式中 mKN87 62 437 1 46 9 95509550 max n P T 3 33 m0015 0 16 197 0 14 3 16 d Wp 代入数据可得 MPa90MPa91 41 0015 0 87 62 max max p W T 由此可知强度符合要求 设计合理 19 2 从传动轴 此轴共两个 每个长876mm 在车库上部对称分布 在直径197mm处装配链轮 上 面开有键槽 防止轴和链轮的相对移动 该段长250mm 与轴承座配合的直径为 190mm 该段长290mm 链轮左右均有一个 它需要承受垂直方向的压力 链轮轴向定 位采用轴肩或采用套筒联接 长20mm 轴的公差 跳动度以及圆柱度 表面粗糙度 轴 肩粗糙度均按照与配合的要求选取 如图15示意图所示 具体的结构见零件图 图图15 从传动轴示意图从传动轴示意图 1 轴的受力分析 据受力分析 该轴处于复杂应力状态下 故需对其进行弯扭合成法来进行强度校核 每根从动轴受到最大压力为四辆车的重量 kg680017004 1 m 四个车架重量 估计每个车架为400kg kg16004004 2 m 链条总重量 kg68 302 1 1610 5 63296 3 3 pqlm p 估计链轮质量 为500kg 4 m 代入数据得 KN19 908 950068 30216006800 4321 gmmmmmgF 2 计算弯矩及扭矩 mKN21 13 4 29087619 90 422 FLLF M 弯矩图如图16所示 图图16 弯矩示意图弯矩示意图 MT 2 dFM 式中 为四辆车的重量 FKN64 668 917004 1 gmF 20 代入数据得 mKN38 6910223 208264 66 3 MT 扭矩图如图17所示 图图17 扭矩示意图扭矩示意图 可以看出该轴的中心截面 与链轮装配处 为危险截面 在该截面边缘某点同时作 用有最大弯曲正应力和扭转切应力 其值分别为 式8 p W Mmax max 式9 W Tmax max 式中 mKN21 13 max MM 3 m0015 0 p W mKN3869 max MT 3 3 m00075 0 32 d W 所以根据第三强度理论进行校核 将上面两式子代入得 2 maxmax3 4 r 式10 W TM r 2 maxmax 3 代入数据得 178MPa MPa17 94 00075 0 38 6921 13 22 3 r 强度符合要求 设计合理 3 2 6 联轴器及键的选择联轴器及键的选择 1 联轴器的选择 由前可知与联轴器配合处直径为180mm 查参考文献 2 选用HL10型弹性柱销联轴器 共两个 21 2 键的选择与校核 1 查参考文献 10 表选普通平键 1 与联轴器配合的选用 键45 290 GB T1095 1990 四个 2 与链轮配合选用 键45 240 GB T1095 1990 四个 2 校核 查参考文献 1 知校核公式为 式11 102 3 pp kld T 式中 T 传递的转矩 由前知 mKN87 62 T 键与轮毂键槽的接触高度 h为键的高度 kmm 5 125 0 hk 键的工作长度 圆头平键 lbLl 轴的直径 d 许用挤压应力 查表6 2知 p MPa150 120 p 1 联轴器与轴配合的键 代入上述公式mm180 dmm24545290 bLl 可得 MPa05 114 180245 5 12 1087 622102 63 pp kld T 2 链轮与轴配合的键 代入校核公式可mm197 dmm19545240 bLl 得 MPa93 130 197195 5 12 1087 622102 63 pp kld T 由此可知键的选择能满足要求 3 2 7 轴承及轴承座的选择轴承及轴承座的选择 1 轴承的选用及校核 1 轴承均选用深沟球轴承 查参考文献 10 选轴承型号为6238 GB T276 94 2 轴承寿命校核 查参考文献 1 知轴承寿命计算公式为 式12 60 106 P C n Lh 查表知 当量动载荷为 对于球轴承 218kNC kN093 452 FP3 代入数据得 r min437 1 n h1031 1 093 45 218 437 1 60 10 60 10 63 66 P C n Lh 可知轴承寿命足够长 选择符合要求 22 3 轴承润滑 由于传动轴转速比较低 故轴承采用脂润滑即可 在轴承座内加入足够的脂润滑即 可 对承受较大载荷来说此种润滑方式十分适宜 2 轴承座的选择 查参考文献 7 选 适用带紧定套轴承的四螺柱滚动轴承座 型号为SD538 GB T7813 1998 3 2 8 钢结构骨架钢结构骨架 1 骨架结构 车库骨架全由钢材结构组成 主要由立柱 横梁 斜拉杆 加强肋等构成 本次设 计主要采用热扎槽钢结构 材料均选牌号为 Q235 A 查参考文献 2 表 7 9 初选立柱型号为 20 GB707 88 该车库全部重量由四根大的立柱 承受 四根立柱外型截面为正方形 中间为空的 外型尺寸为 正方形边长为 200mm 立 柱厚度为 40mm 高度为 8000mm 立柱底部上焊有一块正方形铁板 边长为 400mm 厚 度为 30mm 钢材上安装四个地脚螺栓 保证立柱的固定 另外焊接肋板 增加立柱的强 度 立柱截面形状如图 18 所示 图图 18 立柱立柱 正面横粱也承受很大的压力 车辆的重量通过支撑架压在横梁上 用螺栓 M24 固定 在立柱上或加肋板焊接固定 它采用工字形截面 如图 19 所示 型号为热扎工字钢 18 GB706 88 侧面横梁因受力较小 主要起连接作用 因此只需要外形合适就可以 可采 用和正面横梁一样的连接方法 选热扎槽钢 16 即可 23 图图 19 横梁的工字形截面横梁的工字形截面 斜拉杆 加强肋均采用热扎等边角钢截面 角钢号数为 10 GB9787 88 截面形状如 图 20 所示 图图 20 斜拉杆 加强肋的等边角钢截面斜拉杆 加强肋的等边角钢截面 钢结构骨架的具体安装见总装配图 此种钢结构设计的承载能力强 且型钢强度高 耐压 耐弯能力强 根据受力分析 知其远远满足设计要求 故无须对其进行强度校核 2 车辆托盘 车辆托盘 即车架 主要由横轴 底板和导向槽及导向轮组成 其下部载车板是一 个整体 四周是框架结构 在托盘载车板上设置车辆定位装置 车辆驶上托盘至定位即 无法前进 托盘面为防滑设计 防止车辆自行滑动 如图 21 所示 24 图图 21 停车架停车架 1 横轴 此轴长 6376mm 直径为 50mm 材料选 Q235 A 它主要受向下的压力 即托盘为 400kg 车重为 1700kg 因 取 N205808 91700400 NMPa150 由 即 A N MPaMPa r N 15087 104 25 0 58 20 22 此轴安全可靠 2 底板 它是停放车辆的地方 为了保证车辆在上面不滑动 上面安装防滑块 下面还有肋 板 用来增加底板的强度 以免车在上面使底板产生弯曲变形 3 导向槽 前端导向槽是防止链条的左右移动 让链条轴在其滑槽中上下移动来达到需要的效 果 它的宽度比链轴大一点点 用来保证链轴既能在里面上下移动 也不至于左右有大 的移动范围 后断导向槽是为了防止车辆托盘过大的摆动而产生的不良后果 需要让链滑块上的 轴承在滑槽中移动来减小摆动 4 导向轮 导向轮由前后导向轮和侧面导向轮组成 在左右侧面各装四个 在底板前后各装一 个 每个车架上的导向轮共计十个 两侧的导向轮保证车架在竖直方向上运动平稳 而 前后两个导向轮的作用是保证车架在运行到车库上部链轮的圆弧处 防止脱离链条而发 生摆动 3 3 垂直循环式立体车库的辅助装置及其他系统垂直循环式立体车库的辅助装置及其他系统 3 3 1 立体车库的辅助装置立体车库的辅助装置 辅助装置主要有导轨 地基支撑架及加强支架等 1 导轨 导轨由侧面导轨 上圆弧导轨和下圆弧导轨三部分组成 1 侧面导轨 它是为车架在垂直方向运行时 导向轮的滚动而设置的 本次设计采用 20 号热扎槽 钢做导轨即可 其优点是加工方便 经久耐用 结构性能好 2 上圆弧导轨 它是为了保证车架在运行到上部链轮左右平移时不发生摆动而设计的 本次设计用 焊接结构的 U 型圆弧导轨 材料用 Q235 A 即可 25 3 下圆弧导轨 它是为了保证车架在运行到下部链轮时防止其脱离链条而设计的 本次设计用焊接 的钢架结构作为下圆弧导轨 材料也采用 Q235 A 2 地基支撑架 在车库最底层设置八个地基支撑架 主要用来分担车辆对四根主要立柱的承压能力 这样合理地布置更有利于整个车库框架的设计 3 3 2 防止转动的安全挂钩防止转动的安全挂钩 安全可靠是立体车库必备的特性 在立体钢结构骨架上部左右两侧各设两个安全挂 钩 在电机运转链条运动过程中 安全挂钩电磁铁通电 移动铁块吸合 挂钩自然下落 保证托盘顺利转动 当车托盘转到适当的位置 电机停止转动是 安全挂钩电磁铁断电 移动铁块自然下落 挂钩钩入上部左右侧的两个托盘 以防其突然转动 3 3 3 手动控制装置手动控制装置 设有手动控制机构 当遇到停电或者电控系统出现故障 而又需要停取车时 可转 动手动控制 通过蜗轮蜗杆机构传动来控制托盘的上升和下降 从而完成存取车辆 26 总结总结 本文在对我国城市现有住宅小区的调查 研究的基础上 对我国大城市住宅小区的 现状及停车问题进行了调研 分析 提出了城市住宅小区停车解决方案采用竖直循环式立 体车库 通过本课题的研究分析工作 作者得出如下的结论 1 解决住宅区停车问题只能采用高密度容车率的机械式立体停车库 它能充分利 用住毛区内较小的地面和空间 将车库 化整为零 使其随机设置在住宅区内 甚至草 坪之上 来满足住宅小区用户的停车需要 2 普通住宅小区宜采用竖直循环式立体车库 它能有效的利用住宅小区内有效的 空间和土地 也可以建于小区内绿地之上 占地面积少 存放的车辆多 在住宅区的每个 组团中或每栋楼下都可以随机设立 能使每个组团或每栋楼内所有的车辆可以停放 而且 由于汽车存放在建筑物内或钢结构框架内 不会遭到人为损坏和被盗 它的控制系统相 对简单 能使住户存取车辆时 既便捷又安全可靠 易于操作 通过对本课题的设计 以及对国内外解决停车问题的措施和设备的实际情况的了解 以及由于各方面条件的限制 本课题的许多方面还有进一步研究的必要性 27 谢辞谢辞 本设计在指导老师的悉心指导和严格要求下业已完成 从课题选择 方案论证到具 体设计和调试 无不凝聚着老师的心血和汗水 对于老师的精心指导和无私的关怀 我 受益匪浅 在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意 在论文的完成过程当中 很多同学也给于了我不少的帮助 并且参考了许多资料和 著作 在这里也对这些同学编著这些文献的作者表示深深地感谢 28 参考文献参考文献 1 濮良贵 纪名刚 机械设计 第七版 北京 高等教育出版社 2001 2 洪家娣 李明 黄兴元 机械设计指导 江西高校出版社 2001 3 单辉祖 材料力学 I 第三版 北京 高等教育出版社 1999 4 王中发 实用机械设计 北京理工大学出版社 2001 5 成大先 机械设计手册单行本 机械传动 北京 化学工业出版社 2004 6 成大先 机械设计手册 第三版 第 3 卷 北京 化学工业出版社 1992 7 机械设计编委会 机械设计手册单行本 滚动轴承 机械工业出版社 2007 8 蔡春源 机械零件设计手册 下 第三版 冶金工业出版社 1994 9 胡家秀 简明机械零件设计实用手册 机械工业出版社 1999 10 毛谦德 李振清 袖珍机械设计师手册 机械工业出版社 1994 11 刘新运 建筑用钢铁材料手册 中国标准出版社 2002 12 张良成 工程力学与建筑结构 科学出版社 2002 13 周瑞屏 赵志海 机械制图基础 哈尔滨工业大学出版社 2002 14 赵贤敬 王吉忠 等 导轨链传动垂直循环式停车设备 青岛建筑工程学院学报 2004 25 3 76 77 15 JB 8713 1998 机械式停车设备类别 型式与基本参数 中华人民共和国机械工业 部发布 1998 年 16 JB8 909 1999 简易升降类机械式停车设备 国家机械工业局发布 1999 年 17 JB8 910 1999 升降横移类机械式停车设备 国家机械工业局发布 1999 年 18 成大先主编 机械设计手册 第四版 化学工业出版社 2002 年 1 月 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅 膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿 袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿